永磁同步發(fā)電機(jī)的預(yù)測(cè)直接轉(zhuǎn)矩控制

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
為驗(yàn)證基于SVM技術(shù)的PMSG預(yù)測(cè)DTC策略，搭建了一套5．5kW PMSG控制系統(tǒng)，如圖3所示。風(fēng)力機(jī)模擬平臺(tái)參數(shù)：感應(yīng)電機(jī)功率7．5kW；電機(jī)極對(duì)數(shù)2；齒輪箱變比17：1。PMSG參數(shù)：額定功率5．5 kW；額定線電壓230 V；額定電流19．5 A；額定轉(zhuǎn)速80 r·min-1；極對(duì)數(shù)8；d軸電感77．56 mH；q軸電感107．4 mH；定子電阻1．1 Ω；直流母線電壓260 V；額定轉(zhuǎn)矩656 N·m。使用通用變流器控制的7．5 kW感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為風(fēng)力機(jī)模擬平臺(tái)，通過(guò)齒輪箱降速與額定功率為5．5 kW PMSG相連。PMSG由機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)發(fā)電控制，由于在實(shí)際風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中直流母線電壓通常由網(wǎng)側(cè)變流器來(lái)提供，并維持恒定，在此通過(guò)直流電源作為直流母線供電電源，并在直流母線上并聯(lián)電阻Rdc作為系統(tǒng)負(fù)載，用來(lái)消耗PMSG發(fā)出的電能。

圖4a，b為PMSG在傳統(tǒng)DTC和預(yù)測(cè)DTC下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩與電流波形，其中轉(zhuǎn)速為40 r·min-1，轉(zhuǎn)矩給定為-350 N·m，電流有效值為7．4 A，此時(shí)PMSG輸出功率為1．5 kW?？梢?jiàn)，傳統(tǒng)DTC下，實(shí)際轉(zhuǎn)矩在給定轉(zhuǎn)矩值上下波動(dòng)，紋波水平約為8％，電流THD值為7．29％；預(yù)測(cè)DTC下，轉(zhuǎn)矩紋波明顯減小，約為給定值的4％，電流THD值為5．9％，相比于傳統(tǒng)DTC有所改善。

圖4c，d示出PMSG在傳統(tǒng)DTC與預(yù)測(cè)DTC下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形，轉(zhuǎn)矩均從-350 N·m階躍至-150 N·m，同時(shí)電流值也相應(yīng)地減小，預(yù)測(cè)DTC和傳統(tǒng)DTC下響應(yīng)時(shí)間分別為6．3 ms和6．5 ms，可見(jiàn)所提出的預(yù)測(cè)DTC策略保留了傳統(tǒng)SVM-DTC優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。

4 結(jié)論
由于DTC策略在每個(gè)采樣周期內(nèi)均需進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，導(dǎo)致相應(yīng)的采樣與控制時(shí)間延遲，增大了轉(zhuǎn)矩與磁鏈的控制誤差。為此提出一種基于空間矢量調(diào)制技術(shù)的PMSG預(yù)測(cè)DTC策略，該方案通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的預(yù)測(cè)，可有效彌補(bǔ)時(shí)間延遲對(duì)系統(tǒng)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該預(yù)測(cè)算法可有效減小轉(zhuǎn)矩紋波，同時(shí)也保留了傳統(tǒng)空間矢量調(diào)制DTC優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)性能。